Effects of piperitenone oxide on the intestinal smooth muscle of the guinea pig

We investigated the effects of piperitenone oxide (PO), a major constituent of the essential oil of Mentha x villosa, on the guinea pig ileum. PO (30 to 740 µg/ml) relaxed basal tonus without significantly altering the resting membrane potential. In addition, PO relaxed preparations precontracted with either 60 mM K+ or 5 mM tetraethylammonium in a concentration-dependent manner. At concentrations from 0.1 to 10 µg/ml PO potentiated acetylcholine-induced contractions, while higher concentrations (>30 µg/ml) blocked this response. These higher PO concentrations also inhibited contractions induced by 60 mM K+. PO also blocked the components of acetylcholine contraction which are not sensitive to nifedipine or to solutions with nominal zero Ca2+ and EGTA. These results show that PO is a relaxant of intestinal smooth muscle and suggest that this activity may be mediated at least in part by an intracellular effect

Characterization of nerve-induced relaxation of gastrointestinal sphincteric smooth muscle in a South American opossum (Didelphis albiventris)

The presence of inhibitory nonadrenergic noncholinergic (NANC) intrinsic innervation of the circular muscle of the gastrointestinal sphincters of the South American (SA) opossum was investigated in vitro. Isolated circular muscle strips from the esophagogastric and ileocolonic junctions but not from the gastroduodenal (pylorus) region developed spontaneous tension. Tetrodotoxin (TTX, 1 µM) augmented the spontaneous tension only in the ileocolonic junction strips. Electrical field stimulation of esophagogastric and ileocolonic junction strips caused frequency-dependent responses consisting of a relaxation at lower frequencies (<1 Hz) and a biphasic response or contraction at higher frequencies. In the strips from the pyloric region electrical field stimulation abolished the spontaneous activity at lower frequencies and induced contractions at higher frequencies. The responses elicited by electrical field stimulation in the three sphincters were abolished by TTX (1 µM). Electrical field-induced contractions were reduced while relaxations were enhanced by atropine (1 µM). In the presence of atropine (1 µM) and guanethidine (3 µM), electrical field stimulation, nicotine and ATP induced frequency- or concentration-dependent relaxations of the three sphincters that were abolished by TTX (1 µM). Isoproterenol and sodium nitroprusside caused concentration-dependent relaxations which were TTX-resistant. These findings indicate that the sphincteric circular muscle of the SA opossum gastrointestinal tract is relaxed by the activation of intrinsic NANC nerves and therefore can be used as a model for the study of the mechanisms involved in these responses

Angiotensin II-mediated vascular smooth muscle cell growth signaling

The mechanism by which Ang II stimulates the growth of vascular smooth muscle cells was investigated by measuring the phosphorylation of mitogen-activated protein kinases ERK 1 and ERK 2. Ca2+ ionophore was found to have effects practically analogous to Ang II. We found that the signaling pathway involves the activation of epidermal growth factor receptor (EGFR) kinase, activation of the adaptor proteins Shc and Grb2, and the small G-protein Ras. Although the mechanism of AT1- (or Ca2+)-induced activation of EGFR is not yet clear, we have found that calcium-dependent protein kinase CAKß/PYK2 and c-Src are involved in this process. These studies indicate a transactivation mechanism that utilizes EGFR as a bridge between a Gq-coupled receptor and activation of phosphotyrosine generation.

Abnormal proliferative response of the carotid artery of spontaneously hypertensive rats after angioplasty may be related to the depolarized state of its smooth muscle cells

Hypertension is one of the major precursors of atherosclerotic vascular disease, and vascular smooth muscle abnormal cell replication is a key feature of plaque formation. The present study was conducted to examine the relationship between hypertension and smooth muscle cell proliferation after balloon injury and to correlate neointima formation with resting membrane potential of uninjured smooth muscle cells, since it has been suggested that altered vascular function in hypertension may be related to the resetting of the resting membrane potential in spontaneously hypertensive rats (SHR). Neointima formation was induced by balloon injury to the carotid arteries of SHR and renovascular hypertensive rats (1K-1C), as well as in their normotensive controls, i.e., Wistar Kyoto (WKY) and normal Wistar (NWR) rats. After 14 days the animals were killed and the carotid arteries were submitted to histomorphometric and immunohistochemical analyses. Resting membrane potential measurements showed that uninjured carotid arteries from SHR smooth muscle cells were significantly depolarized (-46.5 ± 1.9 mV) compared to NWR (-69 ± 1.4 mV), NWR 1K-1C (-60.8 ± 1.6 mV), WKY (-67.1 ± 3.2 mV) and WKY 1K-1C (-56.9 ± 1.2 mV). The SHR arteries responded to balloon injury with an enhanced neointima formation (neo/media = 3.97 ± 0.86) when compared to arteries of all the other groups (NWR 0.93 ± 0.65, NWR 1K-1C 1.24 ± 0.45, WKY 1.22 ± 0.32, WKY 1K-1C 1.15 ± 0.74). Our results indicate that the increased fibroproliferative response observed in SHR is not related to the hypertensive state but could be associated with the resetting of the carotid smooth muscle cell resting membrane potential to a more depolarized state.

alpha-Smooth muscle actin and proliferating cell nuclear antigen expression in focal segmental glomerulosclerosis: functional and structural parameters of renal disease progression

The aim of the present study was to investigate the expression of alpha-smooth muscle actin (alpha-SM-actin) and proliferating cell nuclear antigen (PCNA) in renal cortex from patients with focal segmental glomerulosclerosis (FSGS) and their correlations with parameters of renal disease progression. We analyzed renal biopsies from 41 patients with idiopathic FSGS and from 14 control individuals. The alpha-SM-actin immunoreaction was evaluated using a score that reflected the changes in the extent and intensity of staining in the glomerular or cortical area. The PCNA reaction was quantified by counting the labeled cells of the glomeruli or renal cortex. The results, reported as median ± percentile (25th; 75th), showed that the alpha-SM-actin scores in the glomeruli and tubulointerstitium from the renal cortex were 2.0 (2.0; 4.0) and 3.0 (3.0; 4.0), respectively, in patients with FSGS, and 0.5 (0.0; 1.0) and 0.0 (0.0; 0.5) in the controls. The number of PCNA-positive cells per glomerulus and graded field of tubulointerstitium from the renal cortex was 0.2 (0.0; 0.4) and 1.1 (0.3; 2.2), respectively, for patients with FSGS, and 0.0 (0.0; 0.5) and 0.0 (0.0; 0.0) for controls. The present data showed an increase of alpha-SM-actin and PCNA expression in glomeruli and renal cortex from FSGS patients. The extent of immunoreaction for alpha-SM-actin in the tubulointerstitial area was correlated with the intensity of proteinuria. However, there was no correlation between the kidney expression of these proteins and the reciprocal of plasma creatinine level or renal fibrosis. These findings suggest that the immunohistochemical alterations may be reversible.

Effects of lipopolysaccharide on low- and high-density cultured rabbit vascular smooth muscle cells: differential modulation of nitric oxide release, ERK1/ERK2 MAP kinase activity, protein tyrosine phosphatase activity, and DNA synthesis

Previous studies have shown that exogenously generated nitric oxide (NO) inhibits smooth muscle cell proliferation. In the present study, we stimulated rabbit vascular smooth muscle cells (RVSMC) with E. coli lipopolysaccharide (LPS), a known inducer of NO synthase transcription, and established a connection between endogenous NO, phosphorylation/dephosphorylation-mediated signaling pathways, and DNA synthesis. Non-confluent RVSMC were cultured with 0, 5, 10, or 100 ng/ml of the endotoxin. NO release was increased by 86.6% (maximum effect) in low-density cell cultures stimulated with 10 ng/ml LPS as compared to non-stimulated controls. Conversely, LPS (5 to 100 ng/ml) did not lead to enhanced NO production in multilayered (high density) RVSMC. DNA synthesis measured by thymidine incorporation showed that LPS was mitogenic only to non-confluent RVSMC; furthermore, the effect was prevented statistically by aminoguanidine (AG), a potent inhibitor of the inducible NO synthase, and oxyhemoglobin, an NO scavenger. Finally, there was a cell density-dependent LPS effect on protein tyrosine phosphatase (PTP) and ERK1/ERK2 mitogen-activated protein (MAP) kinase activities. Short-term transient stimulation of ERK1/ERK2 MAP kinases was maximal at 12 min in non-confluent RVSMC and was prevented by preincubation with AG, whereas PTP activities were inhibited in these cells after 24-h LPS stimulation. Conversely, no significant LPS-mediated changes in kinase or phosphatase activities were observed in high-density cells. LPS-induced NO generation by RVSMC may switch on a cell density-dependent proliferative signaling cascade, which involves the participation of PTP and the ERK1/ERK2 MAP kinases.

Structural properties of lipid reconstructs and lipid composition of normotensive and hypertensive rat vascular smooth muscle cell membranes

Multiple cell membrane alterations have been reported to be the cause of various forms of hypertension. The present study focuses on the lipid portion of the membranes, characterizing the microviscosity of membranes reconstituted with lipids extracted from the aorta and mesenteric arteries of spontaneously hypertensive (SHR) and normotensive control rat strains (WKY and NWR). Membrane-incorporated phospholipid spin labels were used to monitor the bilayer structure at different depths. The packing of lipids extracted from both aorta and mesenteric arteries of normotensive and hypertensive rats was similar. Lipid extract analysis showed similar phospholipid composition for all membranes. However, cholesterol content was lower in SHR arteries than in normotensive animal arteries. These findings contrast with the fact that the SHR aorta is hyporeactive while the SHR mesenteric artery is hyperreactive to vasopressor agents when compared to the vessels of normotensive animal strains. Hence, factors other than microviscosity of bulk lipids contribute to the vascular smooth muscle reactivity and hypertension of SHR. The excess cholesterol in the arteries of normotensive animal strains apparently is not dissolved in bulk lipids and is not directly related to vascular reactivity since it is present in both the aorta and mesenteric arteries. The lower cholesterol concentrations in SHR arteries may in fact result from metabolic differences due to the hypertensive state or to genes that co-segregate with those that determine hypertension during the process of strain selection.

A DNA enzyme targeting Egr-1 inhibits rat vascular smooth muscle cell proliferation by down-regulation of cyclin D1 and TGF-β1

We have demonstrated that a synthetic DNA enzyme targeting early growth response factor-1 (Egr-1) can inhibit neointimal hyperplasia following vascular injury. However, the detailed mechanism of this inhibition is not known. Thus, the objective of the present study was to further investigate potential inhibitory mechanisms. Catalytic DNA (ED5) and scrambled control DNA enzyme (ED5SCR) were synthesized and transfected into primary cultures of rat vascular smooth muscle cells (VSMCs). VSMC proliferation and DNA synthesis were analyzed by the MTT method and BrdU staining, respectively. Egr-1, TGF-β1, p53, p21, Bax, and cyclin D1 expression was detected by RT-PCR and Western blot. Apoptosis and cell cycle assays were performed by FACS. Green fluorescence could be seen localized in the cytoplasm of 70.6 ± 1.52 and 72 ± 2.73% VSMCs 24 h after transfection of FITC-labeled ED5 and ED5SCR, respectively. We found that transfection with ED5 significantly inhibited cultured VSMC proliferation in vitro after 24, 48, and 72 h of serum stimulation, and also effectively decreased the uptake of BrdU by VSMC. ED5 specifically reduced serum-induced Egr-1 expression in VSMCs, further down-regulated the expression of cyclin D1 and TGF-β1, and arrested the cells at G0/G1, inhibiting entry into the S phase. FACS analysis indicated that there was no significant difference in the rate of apoptosis between ED5- and ED5SCR-transfected cells. Thus, ED5 can specifically inhibit Egr-1 expression, and probably inhibits VSMC proliferation by down-regulating the expressions of cyclin D1 and TGF-β1. However, ED5 has no effect on VSMC apoptosis.

Histone demethylase retinoblastoma binding protein 2 regulates the expression of α-smooth muscle actin and vimentin in cirrhotic livers

Liver cirrhosis is one of the most common diseases of Chinese patients. Herein, we report the high expression of a newly identified histone 3 lysine 4 demethylase, retinoblastoma binding protein 2 (RBP2), and its role in liver cirrhosis in humans. The siRNA knockdown of RBP2 expression in hepatic stellate cells (HSCs) reduced levels of α-smooth muscle actin (α-SMA) and vimentin and decreased the proliferation of HSCs; and overexpression of RBP2 increased α-SMA and vimentin levels. Treatment with transforming growth factor β (TGF-β) upregulated the expression of RBP2, α-SMA, and vimentin, and the siRNA knockdown of RBP2 expression attenuated TGF-β-mediated upregulation of α-SMA and vimentin expression and HSC proliferation. Furthermore, RBP2 was highly expressed in cirrhotic rat livers. Therefore, RBP2 may participate in the pathogenesis of liver cirrhosis by regulating the expression of α-SMA and vimentin. RBP2 may be a useful marker for the diagnosis and treatment of liver cirrhosis.

Adrenomedullin and adrenotensin regulate collagen synthesis and proliferation in pulmonary arterial smooth muscle cells

To understand the pathophysiological mechanisms of pulmonary arterial smooth muscle cell (PASMC) proliferation and extracellular-matrix accumulation in the development of pulmonary hypertension and remodeling, this study determined the effects of different doses of adrenomedullin (ADM) and adrenotensin (ADT) on PASMC proliferation and collagen synthesis. The objective was to investigate whether extracellular signal-regulated kinase (ERK1/2) signaling was involved in ADM- and ADT-stimulated proliferation of PASMCs in 4-week-old male Wistar rats (body weight: 100-150 g, n=10). The proliferation of PASMCs was examined by 5-bromo-2-deoxyuridine incorporation. A cell growth curve was generated by the Cell Counting Kit-8 method. Expression of collagen I, collagen III, and phosphorylated ERK1/2 (p-ERK1/2) was evaluated by immunofluorescence. The effects of different concentrations of ADM and ADT on collagen I, collagen III, and p-ERK1/2 protein expression were determined by immunoblotting. We also investigated the effect of PD98059 inhibition on the expression of p-ERK1/2 protein by immunoblotting. ADM dose-dependently decreased cell proliferation, whereas ADT dose-dependently increased it; and ADM and ADT inhibited each other with respect to their effects on the proliferation of PASMCs. Consistent with these results, the expression of collagen I, collagen III, and p-ERK1/2 in rat PASMCs decreased after exposure to ADM but was upregulated after exposure to ADT. PD98059 significantly inhibited the downregulation by ADM and the upregulation by ADT of p-ERK1/2 expression. We conclude that ADM inhibited, and ADT stimulated, ERK1/2 signaling in rat PASMCs to regulate cell proliferation and collagen expression.

Pharmacological characterization of the relaxant effect induced by adrenomedullin in rat cavernosal smooth muscle

The aim of the present study was to determine the mechanisms underlying the relaxant effect of adrenomedullin (AM) in rat cavernosal smooth muscle (CSM) and the expression of AM system components in this tissue. Functional assays using standard muscle bath procedures were performed in CSM isolated from male Wistar rats. Protein and mRNA levels of pre-pro-AM, calcitonin receptor-like receptor (CRLR), and Subtypes 1, 2 and 3 of the receptor activity-modifying protein (RAMP) family were assessed by Western immunoblotting and quantitative real-time polymerase chain reaction, respectively. Nitrate and 6-keto-prostaglandin F1α (6-keto-PGF1α; a stable product of prostacyclin) levels were determined using commercially available kits. Protein and mRNA of AM, CRLR, and RAMP 1, -2, and -3 were detected in rat CSM. Immunohistochemical assays demonstrated that AM and CRLR were expressed in rat CSM. AM relaxed CSM strips in a concentration-dependent manner. AM22-52, a selective antagonist for AM receptors, reduced the relaxation induced by AM. Conversely, CGRP8-37, a selective antagonist for calcitonin gene-related peptide receptors, did not affect AM-induced relaxation. Preincubation of CSM strips with NG-nitro-L-arginine-methyl-ester (L-NAME, nitric oxide synthase inhibitor), 1H-(1,2,4)oxadiazolo[4,3-a]quinoxalin-1-one (ODQ, quanylyl cyclase inhibitor), Rp-8-Br-PET-cGMPS (cGMP-dependent protein kinase inhibitor), SC560 [5-(4-chlorophenyl)-1-(4-methoxyphenyl)-3-trifluoromethyl pyrazole, selective cyclooxygenase-1 inhibitor], and 4-aminopyridine (voltage-dependent K+ channel blocker) reduced AM-induced relaxation. On the other hand, 7-nitroindazole (selective neuronal nitric oxide synthase inhibitor), wortmannin (phosphatidylinositol 3-kinase inhibitor), H89 (protein kinase A inhibitor), SQ22536 [9-(tetrahydro-2-furanyl)-9H-purin-6-amine, adenylate cyclase inhibitor], glibenclamide (selective blocker of ATP-sensitive K+ channels), and apamin (Ca2+-activated channel blocker) did not affect AM-induced relaxation. AM increased nitrate levels and 6-keto-PGF1α in rat CSM. The major new contribution of this research is that it demonstrated expression of AM and its receptor in rat CSM. Moreover, we provided evidence that AM-induced relaxation in this tissue is mediated by AM receptors by a mechanism that involves the nitric oxide-cGMP pathway, a vasodilator prostanoid, and the opening of voltage-dependent K+ channels.

Endothelin-1 and H2O2-induced signaling in vascular smooth muscle cells : modulation by CaMKII and Nitric oxide

L’endothéline-1 (ET-1) est un peptide vasoactif extrêmement puissant qui possède une forte activité mitogénique dans les cellules du muscle lisse vasculaire (VSMCs). Il a été démontré que l’ET-1 est impliquée dans plusieurs maladies cardio-vasculaires, comme l’athérosclérose, l'hypertension, la resténose après l'angioplastie, l’insuffisance cardiaque et l'arythmie. L’ET-1 exerce ses effets via plusieurs voies de signalisation qui incluent le Ca2+, les protéines kinases activées par les mitogènes (MAPKs) y compris les kinases régulées par les signaux extracellulaires (ERK1/2) et la voie de la phosphatidylinositol 3-kinase (PI-3K)/protein kinase B (PKB). Plusieurs études ont démontré que les dérivés réactifs de l'oxygène (ROS) peuvent jouer un rôle important dans la signalisation d’ERK1/2 et de PKB induite par plusieurs facteurs de croissance et hormones. Nous avons précédemment montré que l'ET-1 produit des ROS qui agissent comme médiateur de la signalisation cellulaire induite par l’ET-1. Le peroxyde d’hydrogène (H2O2), une molécule qui appartient à la famille des ROS, peut activer les voies de la MAPK et de la PKB dans les VSMCs. Par ailleurs, nos résultats suggèrent également que le Ca2+ et la calmoduline (CaM) sont essentiels pour la phosphorylation d’ERK1/2, de p38 et de PKB induite par le H2O2 dans les VSMCs. La Ca2+/CaM-dependent protein kinases II (CaMKII) est une sérine/thréonine protéine kinase multifonctionnelle activée par le Ca2+/CaM. Il a été montré que la CaMKII est impliquée dans les voies de signalisation induite par le H2O2 dans les cellules endothéliales. Cependant, le rôle de la CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de la proline-rich tyrosine kinase 2 (Pyk2) induite par l’ET-1 et le H2O2, de même que son rôle dans l’effet hypertrophique et prolifératif de l’ET-1 dans les VSMCs demeure inexploré. Le monoxyde d’azote (NO) est une molécule vasoactive impliquée dans la régulation de plusieurs réponses hormonales. Le NO peut moduler la signalisation contrôlant la croissance cellulaire induite par plusieurs agonistes d’où son rôle protecteur dans le système vasculaire. Des études ont montré que le NO peut inhiber la voie de Ras/Raf/ERK1/2 et la voie de PKB induite par le facteur de croissance endothélial (EGF) et l’angiotensine II (Ang II). Beaucoup d’autres travaux ont mis en évidence un cross-talk entre les voies de signalisation activées par l’ET-1 et le NO. La capacité du NO à inhiber la signalisation intracellulaire induite par l’ET-1 dans les VSMCs demeure inconnue. Le travail présenté dans cette thèse vise à déterminer le rôle du système Ca2+-CaM-CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1 et le H2O2 ainsi que son rôle dans la croissance et la prolifération cellulaire induites par l’ET-1 dans les VSMCs. Nous avons également testé le rôle du NO dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 ainsi que la synthèse protéique induite par l’ET-1. Dans la première partie de notre étude, nous avons examiné le rôle de la CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2 et de PKB induite par l’ET-1 dans les VSMCs en utilisant trois approches différentes i.e. l'usage d'inhibiteurs pharmacologiques, un peptide auto-inhibiteur de la CaMKII (CaMKII AIP) et la technique de siRNA. Nous avons démontré que la CaMKII est impliquée dans la phosphorylation d’ERK1/2 et de PKB induite par l’ET-1 dans les VSMCs. Des études précédentes ont montré à l’aide d’inhibiteurs pharmacologiques comme le KN-93 que l'Ang II et les agents induisant une augmentation de la concentration en Ca2+ intracellulaire comme l’ionomycine, provoquent la phosphorylation d’ERK1/2 via la CaM dans les VSMCs. Cependant, en utilisant différentes approches, nos études ont montré pour la première fois une implication de la CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2 et de PKB induite par l’ET-1 dans les VSMCs. Nous avons également rapporté pour la première fois, un rôle crucial de la CaMKII dans la pathophysiologie vasculaire associée à l’ET-1 puisque l’activation de la CaMKII joue un rôle important dans l’hypertrophie et la croissance cellulaire. Dans la deuxième partie, à la lumière des études précédentes qui montraient que les ROS agissent comme médiateurs de la signalisation induite par l’ET-1 dans les VSMCs, nous avons examiné si la CaMKII est également impliquée dans l’activation des voies d’ERK1/2 et de PKB induite par le H2O2. En utilisant des approches pharmacologiques et moléculaires, nous avons montré, comme pour l’ET-1, que la CaMKII joue un rôle critique en amont de la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par le H2O2. Nous avons précédemment montré que la transactivation du récepteur de type I de l’insulin-like growth factor (IGF-1R) est nécessaire à l’activation de PKB induite par le H2O2. Pour cette raison, nous avons examiné l'effet de l'inhibition de la CaMKII par l’inhibiteur pharmacologique ou par le knock-down de la CaMKII sur la phosphorylation d’IGF-1R induite par le H2O2. Les résultats démontrent que la CaMKII joue un rôle critique en amont de la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et d’IGF-1R induite par le H2O2. Dans la troisième partie de notre étude, nous avons également examiné le mécanisme moléculaire par lequel le NO exerce ses effets anti-mitogéniques et anti-hypertrophiques dans la signalisation induite par l’ET-1. En testant l'effet de deux différents donneurs de NO (S-nitroso-N-acetylpenicillamine (SNAP), sodium nitroprusside (SNP)) et un inhibiteur de NO synthase, le N (G)-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME) dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1, nous avons observé que le NO a un effet inhibiteur sur la signalisation induite par l’ET-1 dans les VSMCs. Par ailleurs, le 8-Br-GMPc, un analogue du GMPc, a un effet similaire à celui des deux donneurs du NO, tandis que l’oxadiazole quinoxaline (ODQ), un inhibiteur de la guanylate cyclase soluble, inverse l'effet inhibiteur du NO. Nous concluons que le NO diminue la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1 d’une manière dépendante du GMPc. Le NO inhibe aussi les effets hypertrophiques de l’ET-1 puisque le traitement avec le SNAP diminue la synthèse des protéines induite par l’ET-1. En résumé, les études présentées dans cette thèse démontrent que l’ET-1 et le H2O2 sont des activateurs de la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 dans les VSMCs et que la CaMKII s’avère nécessaire pour ce processus, en agissant en amont de l’activation de IGF-1R induite par le H2O2 dans les VSMCs. Elles montrent également que le NO inhibe la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1. Enfin, nos travaux suggèrent aussi que l’activation de la CaMKII stimule la synthèse des protéines et de l’ADN induites par l’ET-1 alors que le NO inhibe la synthèse des protéines induite par ET-1. Mots clés: Endothéline ; Peroxyde d'hydrogène ; CaMKII ; Monoxyde d’azote ; Système vasculaire ; PKB; ERK1/2; IGF-1R; Hypertrophie.

Hydrogen peroxide enhances the expression and function of Giα proteins in aortic vascular smooth muscle cells from Sprague-Dawley rats : role of growth factor receptors transactivation

Nous avons récemment démontré que les espèces réactives oxygénées induisent une augmentation de l’expression des protéines Giα dans les cellules du muscle lisse vasculaire (CMLV) provenant d’aortes de rats spontanément hypertendus (SHR, de l’anglais spontaneously hypertensive rats). La présente étude a pour but d’étudier les effets du peroxyde d’hydrogène (H2O2), un oxydant qui induit le stress oxydatif, sur l’expression de Giα et sur l’activité de l’adénylate cyclase, et d’explorer les voies de signalisation sous-jacentes responsables de cette réponse. Nos résultats montrent que H2O2 induit une augmentation de l’expression des protéines Giα-2 et Giα-3 de manière dose- et temps-dépendante avec une augmentation maximale de 40-50% à 100 µM après 1 heure, sans affecter l’expression de Gsα. L’expression des protéines Giα a été maintenue au niveau normal en presence de AG 1478, AG1295, PD98059 et la wortmannine, des inhibiteurs d’EGF-R (de l’anglais epidermal growth factor receptor), PDGFR-β (de l’anglais platelet-derived growth factor receptor β), de la voie de signalisation ras-ERK1/2 (de l’anglais extracellular regulated kinase1/2), et de la voie de la PI3Kinase-AKT (de l’anglais phosphatidyl inositol-3 kinase), respectivement. En outre, le traitement des CMLV avec H2O2 a induit une augmentation du degré de phosphorylation d’EGF-R, PDGF-R, ERK1/2 et AKT; et cette expression a été maintenue au niveau témoin par leurs inhibiteurs respectifs. Les inhibiteurs d’EGF-R et PDGF-R ont aussi induit une diminution du degré de phosphorylation de ERK1/2, et AKT/PKB. En outre, la transfection des cellules avec le siRNA (de l’anglais, small interfering ribonucleic acid) de EGF-R et PDGFR-β a atténué la surexpression des protéines Giα-2 et Giα-3 induite par le traitement au H2O2. La surexpression des protéines Giα induite par H2O2 a été corrélée avec une augmentation de la fonction de la protéine Giα. L’inhibition de l’activité de l’adénylate cyclase par de faibles concentrations de GTPγS après stimulation par la forskoline a augmenté de 20% dans les cellules traitées au H2O2. En outre, le traitement des CMLV au H2O2 a aussi accru l’inhibition de l’activité de l’adénylate cyclase par les hormones inhibitrices telles que l’angiotensine II, oxotrémorine et C-ANP4-23. D’autre part, la stimulation de l’adénylate cyclase induite par GTPγS, glucagon, isoprotérénol, forskoline, et le fluorure de sodium (NaF) a été atténuée de façon significative dans les cellules traitées au H2O2. Ces résultats suggèrent que H2O2 induit la surexpression des protéines Giα-2 and Giα-3 via la transactivation des récepteurs des facteurs de croissance EGF-R, PDGFR-β et l’activation des voies de signalisation ras-ERK1/2 et PI3K-AKT Mot-cles: Protéines Giα, peroxyde d’hydrogène, stress oxydant, récepteurs des facteurs de croissance, MAP kinases, adénylate cyclase, hypertension

Modulation of Endothelin-1 and Insulin-like Growth Factor Type 1-induced Signaling by Curcumin in A-10 Vascular Smooth Muscle Cells

Les maladies cardio-vasculaires (MCV), telles que l’hypertension et l’athérosclérose, s’accompagnent de modifications structurales et fonctionnelles au niveau vasculaire. Un fonctionnement aberrant de la migration, l’hypertrophie et la prolifération des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV) sont des évènements cellulaires à l’origine de ces changements. L’endothéline-1 (ET-1) contribue à la pathogénèse des anomalies vasculaires, notamment via l’activation des protéines MAPK et PI3-K/PKB, des composantes clés impliquées dans les voies prolifératives et de croissance cellulaires. Il a été suggéré que le stress oxydant jouerait un rôle intermédiaire dans les effets pathophysiologiques vasculaires de l’ET-1. En conséquence, une modulation de la signalisation induite par l’ET-1 peut servir comme éventuelle stratégie thérapeutique contre le développement des MCV. Il apparaît de nos jours un regain d’intérêt dans l’utilisation des agents phyto-chimiques pour traiter plusieurs maladies. La curcumine, constituant essentiel de l’épice curcuma, est dotée de plusieurs propriétés biologiques parmi lesquelles des propriétés anti-oxydantes, anti-prolifératrices et cardio-protectrices. Cependant, les mécanismes moléculaires de son effet cardio-protecteur demeurent obscurs. Dans cette optique, l’objectif de cette étude a été d’examiner l’efficacité de la curcumine à inhiber la signalisation induite par l’ET-1 dans les CMLV. La curcumine a inhibé la phosphorylation des protéines IGF-1R, PKB, c-Raf et ERK1/2, induite par l’ET-1 et l’IGF-1. De plus, la curcumine a inhibé l’expression du facteur de transcription Egr-1 induite par l’ET-1 et l’IGF-1, dans les CMLV. Ces résultats suggèrent que la capacité de la curcumine à atténuer ces voies de signalisation serait un mécanisme d’action potentiel de ses effets protecteurs au niveau cardiovasculaire.